实例说明：
[以H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）反应的能量变化为例]
化学键
反应中能量变化
1molA—B化学键
反应中能量变化
H—H
吸收436kJ
共吸收679kJ
Cl—Cl
吸收243kJ
H—Cl
放出431kJ
共放出862kJ
结论
H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）的反应热ΔH＝－183_kJ·mol－1
（2）宏观角度
如图所示：
3．ΔH的计算方法
（1）ΔH＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键释放的总能量
（2）ΔH＝生成物所具有的总能量（E2）－反应物所具有的总能量（E1）
[对点演练]
1．下列说法正确的是（ ）
A．反应热就是反应中放出的热量
B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0
C．一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为“－”
D．一个化学反应中，当生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH为“＋”
[解析] 反应热也指反应中吸收的热量，A错误；当反应放热时ΔH<0，反应吸热时ΔH>0，B错误；在反应中生成物比反应物所具有的总能量少，反应放热，反之则吸热，C正确；化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，断键时吸收能量即反应物键能，成键时放出能量即生成物键能，后者大，则反应为放热反应，ΔH为“－”，D错误。
[答案] C
[新知探究]
1．常温下就能进行的反应一定是放热反应吗？
需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？
提示：
常温下就能进行的反应不一定是放热反应，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应。
有些放热反应需加热才能进行，如碳的燃烧。
2．下列过程，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________。
①盐酸和氢氧化钠溶液的反应；②甲烷在空气中燃烧；③CO2和C共热反应生成CO；④液态水变成水蒸气；⑤常温下，Ba（OH）2·8H2O能与NH4Cl反应。
提示：
①② ③⑤
[名师点拨]
1．常见的放热反应和吸热反应
（1）常见的放热反应
①绝大多数化合反应，如CaO＋H2O===Ca（OH）2。
②所有的燃烧反应，如CH4＋2O2CO2＋2H2O。
③酸碱中和反应，如NaOH＋HCl===NaCl＋H2O。
④活泼金属与酸或水的反应，如2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。
（2）常见的吸热反应
①绝大多数分解反应，如CaCO3CaO＋CO2↑。
②铵盐与碱的反应，如2NH4Cl（s）＋Ba（OH）2·8H2O（s）===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。
③以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。
2．放热反应与吸热反应的比较
类型
比较
放热反应
吸热反应
定义
有热量放出的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
表示方法
ΔH＜0
ΔH＞0
3.注意事项
（1）物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化。
如水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化。
（2）化学反应的能量变化主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等。
（3）一个反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然关系。
有些放热反应需加热才能进行，如碳的燃烧；有些吸热反应在常温下即可进行，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应。
[对点演练]
2．下列图示变化为吸热反应的是（ ）
[解析] 选项B中反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应；C项浓H2SO4溶于水放出热量，且不属于化学反应；D项Zn与稀盐酸的反应为放热反应。
[答案] A
1.下列关于化学反应的说法中正确的是（ ）
A．有化学键断裂的过程一定发生了化学变化
B．化学反应中有物质变化也有能量变化
C．如图所示的反应为放热反应
D．需要加热才能发生的化学反应一定是吸热反应
解析：
选B 盐溶于水断裂化学键，但该过程只发生了物理变化，A错误；由题图可知生成物的总能量大于反应物的总能量，故该反应为吸热反应，C错误；有些反应需要加热，但反应开始后撤掉热源，反应继续进行，如Fe与S的反应，是放热反应，D错误。
2．[双选]化学反应过程中的能量变化如图所示，判断以下说法正确的是（ ）
A．图甲表示的是吸热反应 B．图乙表示的是放热反应
C．图甲中ΔH<0D．图乙中ΔH>0
解析：
选CD 由图像分析可知甲：
E反应物>E生成物，反应放热，ΔH<0；乙：
E反应物0。
3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（ ）
A．铝片与稀盐酸反应
B．灼热的C与CO2反应
C．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应
D．甲烷在氧气中的燃烧反应
解析：
选B Al与盐酸反应是放热反应；灼热的C和CO2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应；C中反应也是吸热反应，但不是氧化还原反应；甲烷的燃烧是放热反应。
4．已知：
H2（g）＋F2（g）===2HF（g） ΔH＝－546.6kJ·mol－1，下列说法正确的是（ ）
A．H2和F2反应生成HF的反应是吸热反应
B．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量
C．ΔH＝E（H2）＋E（F2）－E（HF）（E表示键能）
D．通常情况下，该反应发生的条件是加热或光照
解析：
选B ΔH＝－546.6kJ·mol－1，说明该反应是放热反应，A错；放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，B对；用键能求ΔH，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，C项中应是2E（HF），所以C错；H2和F2在黑暗处就能发生反应，所以D错。
5．已知H2（g）＋
O2（g）===H2O（g），反应过程中能量变化如图所示，请回答下列问题：
（1）a、b、c分别代表什么意义？
a．________________________________________________________________________；
b．________________________________________________________________________；
c．________________________________________________________________________。
（2）该反应是放热反应还是吸热反应？
______________________________，ΔH大于零还是小于零？
________。
解析：
（1）H2（g）和
O2（g）与2H（g）和O（g）之间的能量差是H2―→2H（g）和
O2―→O（g）过程中断开H－H键和O－O键需吸收的能量。
所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H（g）＋O（g）结合成O—H键所放出的能量，c代表成键所释放的能量－断键所吸收的能量，即b－a＝c。
（2）由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH＜0。
答案：
（1）代表旧键断裂吸收的能量 代表新键生成放出的能量 代表反应热
（2）放热反应 小于零
一、选择题
1.根据图示分析，下列说法正确的是（ ）
A．A―→B＋C和B＋C―→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A―→B＋C的ΔH<0
C．A具有的焓高于B和C具有的焓的总和
D．A―→B＋C的ΔH>0，则B＋C―→A的ΔH<0
解析：
选D
2．下列说法正确的是（ ）
A．反应热就是焓变
B．已知某反应的焓变小于零，则反应产物的焓大于反应物的焓
C．由C（石墨）―→C（金刚石） ΔH＝＋1.9kJ·mol－1，可知，金刚石比石墨稳定
D．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多
解析：
选D 焓变与反应热代表的意义不同，因此A错；焓变小于零，则反应产物的焓小于反应物的焓，B错；由C（石墨）―→C（金刚石） ΔH＝＋1.9kJ·mol－1可知，金刚石能量高，不稳定，C错；因为硫固体变为硫蒸气要吸热，所以等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多，D正确。
3．下列变化中，属于吸热反应的是（ ）
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末
③浓H2SO4稀释 ④KClO3分解制O2
⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 ⑥CaCO3高温分解
⑦C＋H2O（g）
CO＋H2
A．①②④⑥⑦ B．②④⑥⑦
C．①③④⑤⑥D．①②④⑦
解析：
选B ①③属于物理变化，不属于化学反应。
⑤是化合反应，CaO与水反应生成Ca（OH）2，产生大量热，属于放热反应。
4．根据化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成这一现实，下列变化不属于化学反应的是（ ）
A．白磷在260℃时转化为红磷
B．石墨在高温下转化为金刚石
C．NaOH溶于水
D．五氧化二磷吸水
解析：
选C A、B、D三个选项的变化过程均有旧键断裂（反应物被破坏）过程和新键形成（新物质生成）过程，属于化学变化。
只有C选项中NaOH溶于水只有旧键断裂（离子键被破坏）而无新键形成（新物质生成），故不属于化学变化。
5．对于反应3A===2B，如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．该反应为吸热反应
B．该反应一定有能量转化成了化学能
C．反应物比生成物稳定
D．因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应不需要加热
解析：
选D 由图可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，故该反应是吸热反应，一定有能量转化成化学能，A、B项正确；物质本身所含有的能量越低，该物质越稳定，C项正确；吸热反应有的需要加热，D错误。
6．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。
由此可见（ ）
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为产物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．该实验说明放热反应无需加热就能进行
解析：
选B 醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，得到的生成物内能增加，B正确；反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；该反应为吸热反应，该实验说明有些吸热反应无需加热就能进行，D错误。
7．H2与O2发生反应的过程用模型表示如下（“－”表示化学键）：
下列说法不正确的是（ ）
A．过程Ⅰ是吸热过程
B．过程Ⅲ一定是放热过程
C．该反应过程所有旧化学键都断裂，且形成了新化学键
D．该反应的能量转化只能以热能的形式进行
解析：
选D 过程Ⅰ分子中的化学键断裂，形成原子，属于吸热过程，A项正确；过程Ⅲ为新化学键形成的过程，属于放热过程，B项正确；过程Ⅰ中所有的旧化学键断裂，过程Ⅲ为新化学键形成的过程，C项正确；该反应可通过燃料电池实现化学能到电能的转化，D项错误。
8．已知：
①4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（g） ΔH＝－1269kJ·mol－1
下列说法正确的是（ ）
A．断开1molO—O键比断开1molN—N键所需能量少448kJ
B．断开1molH—O键与断开1molH—N键所需能量相差约72.6kJ
C．由以上键能的信息可知H2O的沸点比NH3高
D．由元素非金属性的强弱可知HO键的稳定性比HN键弱
解析：
选B 根据②可知断开1molO==O键比断开1molN—N键所需能量少448kJ，A项错误；已知4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（g） ΔH＝－1269kJ·mol－1，则12E（H—N）＋3×498kJ·mol－1－2×946kJ·mol－1－12E（H—O）＝－1269kJ·mol－1，得E（H—O）－E（H—N）≈72.6kJ·mol－1，所以断开1molH—O键与断开1molH—N键所需能量相差约72.6kJ，B项正确；物质的沸点与键能大小无关，沸点与分子间作用力有关，C项错误；元素的非金属性越强，与H元素形成的化学键越稳定，由非金属性：
O>N，则H—O键比H—N键的稳定性强，D项错误。
9．已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是（ ）
A．每生成2分子AB吸收bkJ热量
B．该反应热ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1
C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D．断裂1molA—A和1molB—B键，放出akJ能量
解析：
选B 观察题给图像可以得到，上述反应的反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋（a－b）kJ·mol－1。
化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。
10．人们把断开1mol某化学键所吸收的能量看成是该化学键的键能。
已知H—H键的键能为436kJ·mol－1，H—N键的键能为391kJ·mol－1，根据热化学方程式：
N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1，则N—N键的键能是（ ）
A．431kJ·mol－1 B．945.6kJ·mol－1
C．649kJ·mol－1D．869kJ·mol－1
解析：
选B ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和。
所以－92.4kJ·mol－1＝436kJ·mol－1×3＋E（N—N）－2×391kJ·mol－1×3，故E（N—N）＝945.6kJ·mol－1。
11．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。
已知：
1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。
则S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应热ΔH为（ ）
A．－1780kJ·mol－1B．－1220kJ·mol－1
C．－450kJ·mol－1D．＋430kJ·mol－1
解析：
选B 化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，旧键的断裂吸收能量，新键的生成放出能量，两个能量变化的总体效应即为反应的热效应。
S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应过程中旧键断裂吸收的能量为280kJ＋160kJ×3＝760kJ，新键生成放出的能量为330kJ×6＝1980kJ，反应放出1220kJ的能量，即ΔH＝－1220kJ·mol－1。
12．科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体（如图所示），与白磷分子相似。
已知断裂1molN－N键吸收193kJ热量，断裂1molN≡N键吸收941kJ热量，则（ ）
A．N4的熔点比P4高
B．1molN4气体转化为N2时要吸收724kJ能量
C．N4是N2的同系物
D．1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量
解析：
选D N4与白磷（P4）结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于P4，故其分子间作用力弱于P4，其熔点低于P4，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，则C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N－N键，根据N4（g）===2N2（g） ΔH，有ΔH＝6×193kJ·mol－1－2×941kJ·mol－1＝－724kJ·mol－1，故B项错误，D项正确。
二、非选择题
13．下列反应中，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________（填序号）。
①煅烧石灰石制生石灰 ②燃烧木炭取暖 ③炸药爆炸 ④中和反应 ⑤生石灰与水制熟石灰 ⑥食物因氧化而变质
解析：
常见的放热反应：
活泼金属与水或酸的反应、中和反应、燃烧反应、多数化合反应；常见的吸热反应：
多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、碳和二氧化碳生成一氧化碳的反应。
答案：
②③④⑤⑥ ①
14．在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下：
（1）下列关于反应A＋B===C＋D的说法正确的是____________。
A．反应前后原子的种类和数目一定不变
B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应
C．若该反应为放热反应，则不需加热反应就一定能进行
D．反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且该反应遵循能量守恒
（2）若E1解析：
（1）每个反应都遵循质量守恒和能量守恒，故A、D两项正确。
任何反应都伴随着能量变化，B项错误。
某一反应是放热反应还是吸热反应与反应条件无关，加热是为了使旧化学键断裂，引发反应，C项错误。
（2）
答案：
（1）AD
（2）吸热 ΔH＝（E2－E1）kJ·mol－1
15．如图是某同学设计的放热反应的观察装置，其实验顺序是：
①按图所示将实验装置连接好；
②在U形管内加入少量红墨水（或品红溶液）打开T形管螺旋夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧螺旋夹；
③在中间的试管里盛1gCaO，当滴入2mL左右的蒸馏水后，即可观察。
试回答：
（1）实验中观察到U形管中的现象是___________________________________________。
（2）该实验中必须进行的一步实验操作是_______________________________________。
（3）该实验的原理是__________________________________________________________。
（4）实验中进行反应的化学方程式是____________________________________________。
（5）说明CaO和H2O的能量之和与Ca（OH）2的能量之间的关系：
________________________________________________________________________。
（6）若该实验中CaO换成NaCl，则________（填“能”或“不能”）观察到相同现象。
解析：
从提供的仪器和目的来看，意在通过观察U形管里液面变化指示左边装置中发生反应的热量变化。
自然想到了热胀冷缩现象；而在实验中利用大试管里的空气膨胀，故此实验要求装置必须气密性良好，否则无法观察到现象。
答案：
（1）红墨水或品红溶液沿开口端上升
（2）检查装置气密性
（3）CaO和水反应放出热量使大试管中空气膨胀，引起红墨水或品红溶液在U形管中的位置不再相平
（4）CaO＋H2O===Ca（OH）2
（5）CaO和H2O的能量之和大于Ca（OH）2的能量
（6）不能
[能力提升]
16．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：
物质
Cl2
Br2
I2
H2
HCl
HI
HBr
键能（kJ·mol－1）
243
193
151
436
431
298
366
根据上述数据回答
（1）～（4）题。
（1）下列物质本身具有的能量最低的是________。
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
（2）下列氢化物本身具有的能量最低的是________。
A．HCl B．HBr C．HI
（3）X2＋H2===2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是________反应。
（填“吸热”或“放热”）
（4）相同条件下，X2（X代表Cl、Br、I）分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是________。
解析：
（1）破坏物质中的化学键消耗能量越多，说明原物质越稳定，本身能量越少，由表知H2应具有最低能量。
（2）物质越不活泼，与H2形成氢化物越不稳定，本身能量越高，故选A。
（3）由表可知，反应物X2＋H2的能量都小于氢化物2倍的能量，故均为放热反应。
（4）由表可知，反应物Cl2＋H2所具有的能量，与2倍HCl的能量相差最大，故放热最多，因化学反应的本质是旧键断裂吸热，新键形成放热。
答案：
（1）A
（2）A （3）放热 （4）Cl2
17．在研究化学反应中的能量变化时我们通常做如图所示的实验：
在一个小烧杯里，加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片（或三合板）上，然后再加入约10gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。
试回答下列问题：
（1）实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
（2）如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因（回答出三个以上的原因）_________________________________________________________________________________
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